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takahashicleaning · 2 years ago

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ＴＥＤにて

オーデッド・ショゼヨフ : 大自然に潜む驚異的な力を生かす方法

（詳しくご覧になりたい場合は上記リンクからどうぞ）

植物の世界の最も強い素材と、昆虫の世界の最も弾力的な素材を組み合わせたら何ができるのでしょう？

あらゆるものを変えることになる超高性能素材です！

ナノバイオ工学者オーデッド・ショゼヨフは、ネコノミからセコイアまで、自然界に見つかる驚異的な素材の例を取り上げ、スポーツシューズから人体へのインプラントまで、彼のチームがそれを生かしているクリエイティブな方法を紹介します。

近代科学の200年を振り返るとき、我々の成績は、あまり良くないと認めざるを得ません。我々の作る機械は、故障を繰り返し我々の建てる建物は大きな地震に耐えられません。

しかし、あまり科学者に対して批判的になるべきではないでしょう。彼らにはあまり時間がなかったのです。

200年というのは、大した時間ではありません。自然界は30億年をかけて、我々がほしいと思うような驚異的な素材を完成させてきたのです。そういった素材は、30億年の歳月によって品質保証されていることを忘れないことです。

たとえば、セコイアの木は何百トンという荷重を何百年も支えつづけ、寒い気候、暖かい気候、紫外線にも耐えます。その構造を高倍率の電子顕微鏡で覗いて、いったい何で出来ているのか調べると、驚くことにそれは糖で出来ているんです。

紅茶に入れるあの砂糖ではありませんが、セルロースナノクリスタルと呼ばれるナノファイバーなんです。

セルロースナノクリスタルは、非常に強く、重さあたりの強度は鋼鉄の10倍にもなります。糖で出来ているというのに。

世界の科学者たちは、ナノセルロースこそあらゆる産業で最も重要な素材の１つになるだろうと考えています。しかし、問題があります。船や飛行機を作るためにナノセルロースを500キロ買いたいと思って、GoogleだろうがeBayだろうがAlibabaだろうが探しても見つからないでしょう。

何千という科学論文なら見つかります。数々の素晴らしい論文で、科学者たちがこの素材は素晴らしく様々なことに利用できると言っていますが生産販売している企業がないのです。

それで、我々ヘブライ大学では、スウェーデンのパートナーと協力して、ナノセルロースを工業規模で大量生産するためのプロセスを開発することにしました。

私たちは、もちろん森林を伐採したくはありません。それで別の原料供給源を探し、そして見つけました。

製紙業で生じる製紙スラッジです。これに目を付けたのは大量にあるからです。ヨーロッパだけでも年に1,100万トンも作られています。サッカー場の広さに積み上げたら３千メートルの山ができます。それほどの量が毎年排出されているんです。

だから、みんなには頭の痛い環境問題ですが、我々にとっては宝の山です。

現在、私たちはイスラエルで実際にナノセルロースを工業規模で生産しており、間もなくスウェーデンでも生産開始します。この素材で様々なことができます。

たとえば、私のシャツに使われているような綿繊維に僅かな割合のナノセルロースを加えるだけで強度が劇的に上がります。

だから、工業や医療で使えるスーパー線維みたいなすごいものを作れます。そればかりではありません。たとえば、ご覧のシェルターのような自立構造物だって作れます。これは、今、ヴェネツィア・ビエンナーレ建築展で展示されているものです。

自然界の驚異が見られるのは、植物の世界ばかりではありません。昆虫を考えてみてください。ネコノミなどは、体長の100倍も高くジャンプできます。すごいものです。

これは人間で言えば、ニューヨークのリバティ島の真ん中に立って、ひと飛びで自由の女神の頂上まで飛び上が��ことに相当します。

みんなそんなことができたならと思うことでしょう。ネコノミにはどうやってそんなことができるのでしょう？それが実は、レジリンというすごい物質によるということが分かります。

簡単に言うと、レジリンは一種のタンパク質で地上で最も弾力性の高いゴムです。引き延ばしたり、押し潰したりしても、そのエネルギーはほとんど失われません。手を離したらパチン！すべてのエネルギーが戻ってきます。そんな素材なら誰でも欲しいことでしょう。

１匹捕まえれば十分です。そうして、DNAを抽出して、レジリンの生成法を読み取り、植物みたいなあんまりジャンプしない有機体にバイオテクノロジーでクローンすればいいんです。それがまさに我々のしたことです。我々は、今や大量のレジリンを生産できます。

大学にある我々のチームでは、あることをすることにしました。植物界で作られる最も強力な物質であるナノセルロースと昆虫界で作られる最も弾力的な物質のレジリンを組み合わせることにしたんです。結果は素晴らしいものです。この物質は、実際に丈夫で伸縮性があり透明です。

それを使ってできることが沢山あります。高く飛び、速く走れる次世代のスポーツシューズとか。コンピューターやスマートフォンのための割れないタッチスクリーンだって作れます。

我々が、抱えている問題に人工的なインプラントを体内に長く埋め込むというのがあります。これはあまり良い考えではありません。新陳代謝のない人工物なので壊れるからです。

プラスチックのフォークのように、体内の人工物も強度不足で壊れることがあり、逆に、あまりに強すぎて、その力学的性質が周りの組織に合わないこともあります。

しかし、本当の理由はもっと深いところにあります。その理由とは、自然界においては、誰かが私の頭を首にはめ込んだり、皮膚を体に貼り付けたりはしないということです。

自然界では、すべてが自己組織化しています。生きている細胞はすべて植物であれ、昆虫であれ、人間であれ、ナノバイオブロックがDNAに記述されています。

その多くはタンパク質ですが、多糖や脂肪酸のような他の物質を作る酵素という場合もあります。そういった素材のすべてに共通しているのは、他者を必要としないということです。互いを認識し、構造を自分で組み立てます。

足場の上に細胞が増殖して組織となり、臓器へと発展し生命体を作り出します。

ヘブライ大学では、10年ほど前。人間にとって最も重要であろう生体材料に集中することにしました。コラーゲンです。なぜ、コラーゲンかというと。人の体の乾燥重量の25%を占めているのがコラーゲンだからです。私たちの体で水を別にすると最も多いのがコラーゲンなんです。

私がよく言っていることですが、およそ人間の交換部品となるものは、何であれコラーゲンを含んでいるものです。

私たちがプロジェクトに取りかかる以前でも、コラーゲンでできたインプラントが千種もありました。皺（しわ）をなくしたり、唇をふっくらさせるための皮下注入剤のような単純なものから、心臓弁のような高度なインプラントまであります。では、問題は何でしょう？

問題は供給源です。コラーゲンの供給源はすべて死体です。豚の死体、牛の死体、人間の死体の場合さえあります。安全性が重要な問題です。それだけでなく品質も重要です。

これに関しては個人的にとても関心があります。これは、イスラエルのワイン醸造所にいる父のツヴィーです。先ほどお見せしたような心臓弁が、７年前。父の体に移植されました。

科学文献によるとそういった心臓弁は、手術から10年くらいで支障を来し始めます。不思議はありません。

年を経た中古の組織で、できているのですから。この崩れかけているレンガの壁のようなものです。もちろん、レンガを拾って壁を作り直すこともできます。しかし、出来上がるものは元と同じではありません。

アメリカ食品医薬品局は、2007年の時点で、すでに企業に対し、もっと良い代替を探すように勧告しています。

それが、まさに私たちのしたことです！！

I 型コラーゲンの生成にかかわるヒトの５つの遺伝子をすべて遺伝子組み換えのタバコに、バイオテクノロジーでクローンすることにしました。そうしてできた植物は、真新しいヒトのコラーゲンを生成することができます。

すごいことです。それが、今、まさに行われているのです。現在、我々は、イスラエル全土にある２万５千平米の温室でその栽培をしています。農家は、小さなタバコの苗を受け取ります。

普通のタバコのよう見えますが、I 型コラーゲンの生成にかかわるヒトの５つの遺伝子が組み込まれています。それを50〜70日間育て、葉を収穫し、冷蔵車で工場へと運びます。そこでコラーゲンの抽出が行われます。葉を潰して汁を取るとそこにコラーゲンが含まれています。

タンパク質を濃縮し、クリーンルームに運んで最終的な精製をし、そうやって出来たコラーゲンは、ヒトの体にあるのとまったく同一のものでまっさらな新品です。それから様々な人体へのインプラントを作ります。たとえば、酷い骨折や脊椎固定術で使う骨間隙充填剤のような。

最近では、ここヨーロッパの市場で足の糖尿病性潰瘍に使う流動性ジェルを導入しました。基本的人権に配慮した「治験の承認を得るために行われる臨床試験」での使用が認可されています。

これはSFではないんです。今、まさに起きていることです。人体用の代替部品となるインプラントを植物で作っているのです。さらに、最近コラーゲン繊維を作ることに成功しました。アキレス腱の６倍という強度があります。すごいものです。

アイルランドのパートナーと一緒に次の展開を検討しています。この繊維にレジリンを加えようというのです。そうやってできるスーパー繊維は、380%高い強度と300%高い弾力性があります。

だから、奇妙な話ですが、将来はこの繊維で作った腱や靱帯を手術で移植された患者は、怪我をする前よりも高い運動能力を持つことになるでしょう！

将来の展望ですが、自然の生み出す様々なナノバイオ素材を工業的に生産できるようになるでしょう。コラーゲン、ナノセルロース、レジリン。その他にも沢山あります。それにより高性能で優れた機能部品を作れるようになるでしょう。

心臓だってそうです。この心臓は、臓器提供者からもらうものとは違ったものになるでしょう。もっと優れています。機能的により優れ、より長持ちします。

友人のシオン・スーリマンは、かつて気の利いたことを言いました「新しいアイデアがほしければ、古い本を紐解くことだ」

私に言わせるとその本とは、30億年の進化の中で書かれた生物が持つDNAです。私たちがしなければならないのは、その内容を読んでこの自然の贈り物を手に進歩を始めるということです。

（個人的なアイデア）

光ファイバー以外の方法で、人工的に繊維状にしたニューロンなど脳神経も同様にして、人体へのインプラントが可能になるならば、長期間経っても、人体になじめば、劣化なしの状態で実現できるかもしれません。

注意事項として、基礎技術にリープフロッグは存在しません。応用分野のみです！

経済学者で、ケンブリッジ大学名誉教授のパーサ•ダスグプタが、イギリス政府に提出した報告書の中に登場。

経済学を学ぶと、登場する資本や労働などの生産要素の投入量と算出量の関係を示す生産関数があります。

こうした関数は、様々な前提条件に基づきますが、経済学者は、収穫逓減の法則と言うものをよく知っています。

このような人工的な生産関数とは、他に天然由来の生産関数。

つまり、自然から収穫できる生産関数を導き出し、地球全体の生産関数というエコシステムを数値化することでバランスをコントロールできるかもしれないというアイデア。

ここでは、自然資本と呼びます。

自然資本を加味すれば現在の経済成長ペースがどこまで持続可能かを分析することもできます。

人間は、国内総生産GDPを生み出すため、自然から資源を取り出して使い、不要になったものを廃棄物として自然に戻す。

もし、自然が自律回復できなくなるほど、資源が使われて、廃棄されれば、自然資本の蓄積は減少し、それに伴い貴重な生態系サービスの流れも減っていくことになります。

さらに、教授は、経済学者も経済成長には限界があることを認識すべきだと説いています。地球の限りある恵みを効率的に活用しても、それには上限があります。

したがって、持続可能な最高レベルの国内総生産GDPと言う臨界点の水準も存在するということが視野に入るようにもなります。これは、まだ現時点では誰にもわかりませんので解明が必要です。

なお、地球１個分��、ずいぶん昔に超えています。

＜おすすめサイト＞

ジニーン・べニュウス：自然界のデザインのストーリー

エド・ボイデン: ニューロンの光スイッチ

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takahashicleaning · 5 years ago